JPS6368333A - テ−ブル位置決め装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この発明は、ワークや工具等を自動位置決めするに際し
用いて好適なテーブル位置決め装置に関するものである
。

（従来の技術） ワークや工具等を自動位置決めする場合としては、例え
ば、自動車車体の組立てラインにおいて車体下面に部品
を自動組付けする場合がある。

この場合には通常、停止中もしくは搬送中の車体の下方
にテーブル位置決め装置を配置して、この装置の可動テ
ーブル上に、組付ける部品や組付は用の工具等をセント
し、可動テーブルを上方の車体に対して所定の相対位置
に自動位置決めした後、可動テーブルを上昇させて部品
を車体下面の所定位置に位置させ、さらに、組付は用工
具を作動させることにて、部品を車体下面に組付けると
いう方法が用いられる。従って、ここにおけるテーブル
位置決め装置は、組付は作業の前後に搬送される車体と
の干渉を十分避は得るように、昇降装置によって昇降可
能ならしめる必要がある。

ところで、従来のテーブル位置決め装置としては、例え
ば、第４図に示す如きものがある。

この装置シよ、直線移動用ガイドおよびボールねじから
なるねし駆動服構１３とステソピングモータ１ｂとを結
合した直線駆動ユニット１を二個、ねじ駆動機構１ａの
駆動方向が互いに直交するように積重ねて組合わせ、さ
らに、上段の直線駆動ユニット１の上に、歯車駆動機構
２ａとステッピングモーフ２ｂとを結合した回転駆動ユ
ニット２を組付け、そして、その歯車駆動機構２８に可
動テーブル３を結合してなるものであり、この装置によ
れば、可動テーブル３を、２台の直線駆動ユニット１．
１によりＸ軸およびＹ軸方向へ移動させる一方回転駆動
ユニット２によりθ軸を中心に旋回させることができ、
従って、直線駆動ユニット１および回転駆動ユニット２
を適宜に作動制御することにて、可動テーブル３を、座
標および回転に関して所定位置に自動的に位置させるこ
とができる。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、かかる従来の装置にあっては、三個の駆
動ユニットを積重ねて組合わせる構造であるがゆえに、
厚さ寸法が極めて大きなものとなり、このことから、上
述の如く、車体下面に部品を自動組付けする場合に用い
ようとすると、組付は作業の前後に搬送される車体との
干渉を避けるためには、床面にビットを設けてその中に
この装置と昇降装置とを設けるか、車体搬送径路を一部
床面から高く位置させる改造を組立てラインに施す必要
があって、コストが極めて嵩むという問題があった。そ
してこのことは、搬送中の車体への部品の組付けを行う
べく、テーブル位置決め装置と昇降装置とを併走装置に
よって車体と併走させる場合には、特に重大であった。

この発明は、かかる従来装置の問題点を有利に解決した
テーブル位置決め装置を提供するものである。

（問題点を解決するための手段） この発明のテーブル位置決め装置は、基台と、可動テー
ブルと、各々が二本の枢軸を有してそれらの枢軸間の距
離を伸縮可能な少な（とも三組の駆動ユニットとを具え
、前記駆動ユニットをそれぞれ、それらの駆動ユニット
のうち少なくとも一の駆動ユニットの伸縮可能方向が他
の駆動ユニットの伸縮可能方向と異なる配置にて、前記
枢軸の一方を介して前記基台に揺動可能に支持する一方
、前記枢軸の他方を介して前記可動テーブルに揺動可能
に支持してなる。

（作　用） かかる装置にあっては、少なくとも二個の駆動ユニット
が、少なくとも二本のリンクとして可動テーブルを基台
に連結し、また、それらと伸縮可能方向が異なる少なく
とも一本の駆動ユニットが、少なくとも一本のリンクと
して可動テーブルの基台に対する自由な移動を規制する
ことになる。従って、ここでは、駆動ユニットの枢軸間
距離に基づいて、基台に対する可動テーブルの座標およ
び回転に関する位置が一義的に定まることになり、この
ことから、この装置によれば、枢軸間距離を適宜に伸縮
させることにて可動テーブルの座標および回転位置を移
動させることができ、これによって可動テーブルを所望
する位置に位置させることができる。

また、この装置によれば、各駆動ユニットをそれぞれ、
可動テーブルと基台とに支持することから、全ての駆動
ユニットを平面的に配置することができ、これによって
、装置の厚さ寸法を極めて小さなものとすることができ
る。

（実施例） 以下に、この発明の実施例を図面に基づき詳細に説明す
る。

第１図は、この発明のテーブル位置決め装置の一実施例
を示す平面図であり、図中１０は基台としてのベースプ
レート、１１は可動テーブル、１２．１３および１４は
駆動ユニットをそれぞれ示す。

ここにおけるベースプレート１０は、第２図からも明ら
かなように、板材を概略口字状に配置するとともに、そ
れらの板材を直接的に、および桁材を介して、相互に結
合してなり、第１図では下方および上方に位置する二つ
の腕部分１０ａ、　１０ｂと、この図では左方に位置す
る中央部分１０ｃとを有する。

またここにおける可動テーブル１１は、板材を概略口字
状に形成してなり、これも、第１図では上方および下方
に位置する二つの腕部分１１ａ、　ｌｌｂと、この図で
は左方に位置する中央部分１１ｃとを有する。

ここでは、この可動テーブル１１をベースプレート１０
の上方に配置する一方、ベースプレート１０の中央部分
１０ｃ上に、所要に応じた個数、この例では八個の、公
知のボール式支持具１５を固定し、これらの支持具１５
を介して、可動テーブル１１をベースプレート１０に、
水平移動自在に支持する。

またここでは、ベースプレート１０の腕部分１０ａ。

１０ｂ上に駆動ユニット１２．１３を、そして中央部分
１０ｃ上に駆動ユニット１４をそれぞれ配置する。

ここにおける駆動ユニット１２〜１４は、互いにほぼ同
一の構成を有するものとし、ここではそれらについて、
駆動ユニット１２を代表として説明する。

駆動ユニット１２は、ユニットベース１２ａ上に、電動
機１２ｂと、二個の軸受け１２ｃ、　１２ｄとを、それ
らの軸線がユニットベース１２ａの延在方向へ向いて互
いに整列するようにそれぞれ固定し、軸受け１２ｃ、　
１２ｄに、ねじ軸１２ｅおよびそれに螺合するボールナ
ラｌ−１２ｆからなるボールねし機構のねじ軸１２ｅの
両端部をそれぞれ回転自在に支持するとともに、ねじ軸
１２ｅの、軸受け１２ｄを貫通ずる一端部を電動機１２
ｂの出力軸の一端部に、カップリングを介して連結し、
この一方、電動機１２　ｂの、ねじ軸１２ｅと対抗する
端部にロークリエンコーダ１２ｇを固定して、その入力
軸を電動［１１２ｂの出力軸の他端部に、カップリング
を介し連結しそなるものであり、ここではそのユニット
ベース１２ａの下面の、電動機１２ｂ側の端部に、一方
の枢軸としての揺動軸１２ｈを固定するとともに、ボー
ルナツト１２ｆに、他方の枢軸としての揺動軸１２ｉを
固定する。

かかる駆動ユニット１２によれば、電動機１２ｂを駆動
してねじ軸１２ｅを回転させることにて、ボールナラ）
　１２ｆを、ねじ軸１２ｅ上で往復移動させることがで
き、これによって、揺動軸１２ｈ、　１２ｆ間の距離（
Ｊｚとする）を伸縮させることができる。

またここでは、ロークリエンコーダ１２ｇの出力信号か
ら、例えば出力パルスをカウントすることにて、揺動軸
１２ｈ、　１２ｆ間距Ｈｉ２を求めることができる。

この一方、駆動ユニット１３および１４も、駆動ユニッ
ト１２と同様に構成されていることから、駆動＼ユニッ
ト１３は、ユニットベース１３ａ上に、電動機１３ｂ、
軸受け１３ｃ、　１３ｄ、ボールねじ機構のねじ軸１３
ｅとボールナツト１３ｆ、およびロータリエンコーダ１
３ｇを具えるとともに、ユニットベース１３ａの下面お
よびボールナツト１３ｆにそれぞれ固定された揺動軸１
３ｈおよび１３ｉを具えてなり、また、駆動ユニット１
４も、ユニットベース１４ａ上に、電動機１４ｂ、軸受
け１４ｃ、　１４ｄ、ボールねし機構のねじ軸１４ｅと
ボールナツト１４ｆ、および、ロークリエンコーダ１３
ｇを具えるとともに、ユニットベース１４ａの下面およ
びボールナラ）１１Ｌｆにそれぞれ固定された揺動軸１
４ｈおよび１４ｉを具えてなる。

尚、ここで、ねじ軸１４ｅは、他のねじ軸１２ｅ、　１
３ｅよりも長尺のものとする。

これらの駆動ユニット１３．１４によってもまた、電動
機１３ａ、　１４ａの駆動により、ボールナツト１３ｆ
。

１４ｆを、ねじ軸１３　ｅ　＋　１４　ｅ　ｌで往復移
動させることができ、これによって、）８動軸１３ｈ、
１３４間距離（ｉ、とする）および揺動軸１４ｈ、　１
４ｆ間距離（β４とする）を伸縮させることができると
ともに、ロータリエンコーダ１３ｇ、　１４ｇの出力信
号から、それらの揺動軸間距離！１，１４を求めること
ができる。

ここでは、これらの駆動ユニット１２〜１４を用いて可
動テーブル１１をベースプレート１０に対し位置決めす
るものとし、この目的のため、先ず、第１図に示すよう
に、駆動ユニット１２および１３を、互いに平行をなす
とともにベースプレート１０の腕部１０ａおよび１０ｂ
と平行をなすように位置させ、また、駆動ユニット１４
を、駆動ユニッ［２，１３と直角をなすように位置させ
、さらに、これらＯ”４動ユニツトのボールナツトに固
定された揺動軸１２ｉ。

１３ｉおよび１４ｉを、それらの往復移動可能範囲の概
ね中央に位置させ、かかる初期状ｆ」下で、駆動ユニッ
ト１２．１３ヲ、それらのユニットベースに固定された
揺動軸１２ｈ、　１３ｈを介してそれぞれ、へ−スプレ
ートの腕部分１０ａ、　１０ｂに揺動可能に支持し、。

また、罵区動ユニット１４を、そのユニットベースに固
定された揺動軸１４ｈを介してベースプレートの中央部
分１０ｃに揺動可能に支持する。尚ここで、これらの駆
動ユニット１２〜１４は、ベースプレート１０上に固定
したアングル状部材１６〜１８により、ユニットベース
１２ａ　〜１４ａの、軸受け１２ｃ　〜１４ｃ側の端部
を水平移動可能に掛止されて、ベースプレート１０から
の浮上りを防止される。

そしてここでは、可動テーブル１１の腕部分１１８゜１
１ｂおよび中央部分１１ｃを、ベースプレート１０の腕
部分１０ａ、　１０ｂおよび中央部分１０ｃにそれぞれ
整列させ、その可動テーブルの腕部分１１ａ、　ｌｌｂ
に、上述した状態での駆動ユニソ）１２．１３を、揺動
軸１２＋、　１３ｉを介して揺動可能に支持し、また可
動テーブルの中央部分１１ｃに、上述した状態での駆動
ユニフ目４を、揺動軸１４ｉを介して揺動可能に支持す
る。

このように構成した装置にあっては、駆動ユニット１２
．１３が、二本のリンクとして可動テーブル１１をベー
スプレート１０に連結し、これとともに、駆動ユニット
１４が、駆動ユニット１２．１３と異なる方向に延在す
るリンクとして、可動テーブル１１のベースプレー）１
０に対する自由な移動を規制する。

従ってこの装置によれば、可動テーブル１１をベースプ
レート１０に対し、揺動軸間距離１．．１３，１゜から
一義的に定まる座標および回転位置に位置決めすること
ができ、しかも、電動機１２ｂ〜１４ｂを駆動して１２
〜１４を適宜に変更することにて、可動テーブル１１を
所定の位置に移動させＺことができる。

ここで、第３図に示すように、ベースプレート１０上に
直交座標軸Ｘ、Ｙを設定して、揺動軸１４ｉの中心座標
を（ｘ、ｙ）、揺動軸１２ｈ、　１３ｈ、　１４ｈの中
心座標を（χ！１　ｙｚ）＋　（Ｘ３１　ｙ３）Ｉ　（
Ｘａ、ｙｎ）、揺動軸１３ｉ、　１４ｉの中心間距離を
ａ、揺動軸１２ｉ、　１４ｉの中心間距離をｂとし、ま
た、揺動軸１３ｉ、　１４ｉの中心間の線分と揺動軸１
２ｉ、　１４ｉの中心間の線分との間の角度をα、それ
らの線分からα／２の角度をなすベクトル、すなわち可
動テーブル１０の方向をあられすベクトルを　Ｘ、この
ベクトル　×のＹ軸からの角度をθとすると、βＺ＋　
１３＋　’　４　と可動テーブル１１の位置（ｘ、ｙ、
　　θ）との関係は、例えば、次式で表すことができる
。尚、ｘ２〜Ｘ４１　Ｖｚ〜ｙ４．、　　ａ、　　ｂお
よびαは定数となる。

（但し、ｙ４＝Ｑと仮定する。） これらの式（ｉ　）、　（ｉｉ）、　（ｉｉｉ）を用い
れば、揺動軸１４ｉの中心にて表す可動テーブル１１の
位置から、ｐ２．！！、および１４を求めることができ
る。

また、かかる設定のもとでは、１，１３．１４と可動テ
ーブル１１の位置との関係は次式でも表すことができる
。尚ここでは、θをθ２とするとともに、揺動軸１４ｈ
、　１４ｉの中心間の線分のＸ軸からの角度をθ、とし
、さらに、Ｘ４−０と仮定する。

・・・（ｉｖ） ・・・（ｖ） これらの式（ｉｖ）、　　（ｖ）は、 蹟θ！、θ、）　−（ｊ７４ｃｏｓθ１−ｂ　５ｉｎ（
θＺ＋　）　−ｘｚ）　”＋（ｊ！、ｓｉｎθ、＋ｂｃ
ｏｓ（θｚ＋−）＋（ｙ４−ｙ２））２−ｆｆｚ”　＋
＋＋　（ｖｉ）ｒｚ（θ１．θ２）　＝　（１４ｃｏｓ
θ、−ａ　５ｉｎ（θｚ−）−Ｘ３）２＋（ｊ！　４ｓ
ｉｎθ、＋ａ　ｃｏｓ（θｚ−）＋（ｙｎ−ｙａ＞）２
Ｊ２ｔ”　＋＋＋　（ｖｉｉ）とおき換え、１２．　ｆ
！　ｆｆ＋　１４および各定数を代入して、ｒ、（θ１
．θ２）＝０、ｒ、（θ１．θ２）−〇の条件で、例え
ばニュートン・ラプソン法に基づき、コンピュータを用
いた操返し演算によって近似計算すれば、θ２．θ２に
ついて極めて高精度に解くことができ、これによって求
めたθ、からはさらに、揺動軸１４ｉの座標（ｘ、ｙ）
を求めることができる。

従って、式（ｉｖ）、　（ｖ）を用いれば、ｊ！　！＋
　１３＋１４から可動テーブル１１の位置を求めること
ができる。

このことから、上述した可動テーブル１１の移動は、例
えばロークリエンコーダ１２ｇ、　１３ｇ、　１４ｇの
出力信号をコンピュータに与えて、（ｉｖ）、　（ｖ）
式から可動テーブル１１の現在位置を演算し、さらに、
可動テーブル１１の目標位置をコンピュータに与えて、
現在位置と目標位置の間の通過点を適宜に設定し、それ
らの通過点におけるｌ　、、　ｌ　、、　ｌ　４を（ｉ
）、　（ｉｉ）、　（ｉｉｉ）式から求め、その後、コ
ンピュータにより電動機１２ｂ〜１４ｂを駆動してＩｌ
ｔ＋１、．１．を変更し、それらの通過点を辿ることに
て達成すことができる。そして、この手順によれば、特
に、可動テーブル１１をスムーズに加減速して目標位置
に到達させることができる。

この一方、上述した装置によれば、駆動ユニット１２〜
１４を全て、ベースプレート１０と可動テーブル１１と
の間に平面的に配置し得るので、装置の厚さ寸法を極め
て小さなものとすることができる。

尚、この例では駆動ユニット１４のねじ軸１４ｅを他の
駆動ユニットのねじ軸１２ｅ、　１３ｅよりも長尺のも
のとしているが、これは、後述する応用例への対応上、
可動テーブル１１の移動可動範囲を第１図では上下方向
へ大きなものとするためであり、本発明はこれに限定さ
れるものではない。

また、この例では駆動ユニット１２．１３を、初期状態
で互いに平行に配置しているが、それらを、延在方向を
互いに異ならせて配置することももちろん可能である。

ここでは、かかるテーブル位置決め装置の応用例として
、車体下面への部品の自動組付けに用いる例を、第１．
２図に示す。

この目的のため、ベースプレート１０の下方には図示し
ない昇降装置を設けて、このテーブル位置決め装置を昇
降可能ならしめ、この一方、可動テーブル１１の上方に
は、部品台１９を配置し、ここではこの部品台１９の下
面に設けた凹曲面と可動テーブル１１との間にボール２
０を介装するとともに、部品台１９を、ロフト２１を介
してスプリング２２により可動テーブル１１へ向けて付
勢して、部品台１９に、可動テーブル１１に対する若干
の水平移動の自由と、自己復帰性とを与える。

そして、この部品台１９上には、車体下面の所定の孔と
掛合可能な複数の位置決めピン２３を立設するとともに
、所要に応じた数のボルト供給装置２４を設ける一方、
部品台１９の下面には、図示しないナツトランナを設け
る。

またここでは、ベースプレート１０上に、２台のテレビ
カメラ２５．２５を上向きに設け、これらのテレビカメ
ラ２５．２５を、図示しないパターン認識装置を介して
、これも図示しない通常のコンピュータに接続する。そ
して、このコンピュータにはさらに、テーブル位置決め
装置の電動４ｍ１２ｂ、　１３ｂ。

１４ｂおよびロークリエンコーダ１２ｇ＋　１３ｇ、　
１４ｇと、上述した昇降装置と、ボルト供給装置２４と
、ナツトランナとを接続する。

尚、図中２６はテレビカメラ２５の防塵用シャッタ、２
７は照明用リングライト、２８は引抜き可能な部品台固
定ピンをそれぞれ示す。

このように構成した部品組付は装置によれば、以下に述
べるようにして車体下面に部品を組付けることができる
。

ここでは先ず、テーブル位置決め装置を下降させておい
て、部品台１９上の所定位置に部品をセットし、次いで
、テーブル位置決め装置の上方に車体を搬入して、車体
をこのテーブル位置決め装置に対し概略位置決めする。

そしてここでは、昇降装置を作動させてテーブル位置決
め装置を車体近傍位置まで上昇させ、このときテレビカ
メラ２５＋　２５により車体下面を撮像して、可動テー
ブル１１の、車体下面に対して部品組付けを行うべき所
定位置を検知する。

その後は、可動テーブル１１を現在位置から適宜平行移
動および旋回させて上述の所定位置に移動させ、次いで
、昇降装置の作動によりテーブル位置決め装置をさらに
上昇させる。尚、このとき、部品台固定ピン２８は、可
動テーブル１１から上方へ引抜いておく。

このテーブル位置決め装置の上昇にともない、部品台上
の位置決めピン２３は、その先端の円錐状部による案内
下で、部品台１９の位置を微調整しながら車体下面の所
定の孔に嵌まり込む。そしてこのことは、部品台１９、
ひいてはその上の部品の、車体下面の所定位置への位置
決めをもたらす。

しかる後、ここでは、ボルト供給装置２４によって供給
されたボルトをナツトランナにて車体に締め込んで、部
品を車体下面に取り付け、次いで、昇降装置を作動させ
てテーブル位置決め装置を下降させ、車体を搬出可能な
らしめる。

上述の如くしてこの部品組付は装置によれば、車体下面
に部品を組付けることができ、しかも、上述した手順は
、コンピュータにより自動的に行わしめることができる
。

またこの部品組付は装置によれば、上記実施例のテーブ
ル位置決め装置を用いているので、テーブル位置決め装
置の下降状態での部品組付は装置の全高を極めて低くお
さえることができ、ひいては、車体組立てラインへのこ
の装置の設置に際し、組立てラインの、車体搬送径路の
変更や床面へのビットの設置等の大きな改造を不用とし
得て、車体下面への部品組付けの自動化を、極めて低コ
ストで達成することができる。

以上、図示例に基づき説明したが、本発明はこれに限定
されるものでない。すなわち、町例えば、駆動ユニット
を、液圧シリンダとリニアエンコーダとを組合わせてな
るもの、あるいは他の駆動手段を具えるものとすること
も可能であり、また、駆動ユニットの個数を増加させる
ことも可能である。さらに、本発明の装置は、可動テー
ブルを傾斜平面内あるいは垂直平面内で移動させる場合
にも適用することができる。

（発明の効果） かくして、この発明の装置によれば、テーブル位置決め
装置の厚さ方向寸法を極めて小さなものとし得て、部品
組付は装置の全高を極めて低くおさえることができ、ひ
いては、車体下面への部品組付けの自動化を極めて低コ
ストで達成することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明のテーブル位置決め装置の一実施例を
示す平面図、 第２図は第１図に示す例を一部断面にて示す側面図、 第３図は第１図に示す例の作動を示す模式図、第４図は
従来のテーブル位置決め装置を示す斜視図である。 １０・・・ベースプレート １１・・・可動テーブル

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、基台（１０）と、可動テーブル（１１）と、各々が
   二本の枢軸を有してそれらの枢軸間の距離を伸縮可能な
   少なくとも三個の駆動ユニット（１２、１３、１４）と
   を具え、前記駆動ユニットをそれぞれ、それらの駆動ユ
   ニットのうち少なくとも一の駆動ユニット（１４）の伸
   縮可能方向が他の駆動ユニットの伸縮可能方向と異なる
   配置にて、前記枢軸の一方（１２ｈ、１３ｈ、１４ｈ）
   を介して前記基台に揺動可能に支持する一方、前記枢軸
   の他方（１２ｉ、１３ｉ、１４ｉ）を介して前記可動テ
   ーブルに揺動可能に支持してなるテーブル位置決め装置
   。